JP2012238412A - Manufacturing method and manufacturing apparatus of air tight container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気密容器の製造方法および製造装置に関し、特に、内部が真空にされ、電子放出素子や蛍光膜を備えた画像表示装置に適用できる気密容器の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for an airtight container, and more particularly to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for an airtight container that can be applied to an image display device that is evacuated and includes an electron-emitting device and a fluorescent film.
従来、対向するガラス基材を気密接合して気密性を有する内部空間を形成する技術が知られている。この技術は、真空断熱容器の製造方法や、有機LEDディスプレイ(OLED)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)等の、フラットパネルの気密容器(外囲器)の製造方法に適用されている。これらの気密容器の製造においては、対向するガラス基材の間に必要に応じて間隔規定部材や局所的な接着材等を配置した上で、周辺部に接合材を配置して、加熱等によりガラス基材同士を接合する。ガラス基材同士の接合方法としては、ガラス基材を仮組みして得られた組立体を加熱炉によって全体加熱(ベーク)する方法と、組立体の周縁部のみを局所加熱手段によって選択的に加熱する方法と、が提案されている。加熱冷却時間、加熱に要するエネルギーの低減、容器内部の機能デバイスの熱劣化防止といった観点で、局所加熱は全体加熱よりも有利である。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for forming an internal space having airtightness by hermetically bonding opposing glass substrates is known. This technology is applied to the manufacturing method of vacuum insulation containers and the manufacturing method of flat panel airtight containers (envelopes) such as organic LED display (OLED), field emission display (FED), plasma display panel (PDP), etc. Has been. In the production of these airtight containers, a gap-defining member or a local adhesive material is disposed between the opposing glass base materials as necessary, and then a bonding material is disposed in the periphery, and heating is performed. Glass substrates are joined together. As a method for joining the glass substrates, a method of heating (baking) the entire assembly obtained by temporarily assembling the glass substrates with a heating furnace, and selectively heating only the peripheral portion of the assembly by local heating means. A heating method has been proposed. Local heating is more advantageous than overall heating in terms of heating and cooling time, reduction of energy required for heating, and prevention of thermal deterioration of functional devices inside the container.
特許文献1には、局所加熱の長所を生かしてレーザ光による気密接合を平面表示装置の製造方法に適用した例が開示されている。平面表示装置を製造するには、接合材(フリット)部分が開口しているマスクを平面表示装置に設置し、レーザ光の照射によってフリットを加熱溶融させ、ガラス基材同士を接合する。マスクを使用している効果によって、平面表示装置の素子部へのレーザ光の照射は防止され、信頼性の高い平面表示装置が提供される。 Patent Document 1 discloses an example in which hermetic bonding by laser light is applied to a method for manufacturing a flat display device by taking advantage of local heating. In order to manufacture a flat display device, a mask having an opening of a bonding material (frit) portion is placed on the flat display device, the frit is heated and melted by irradiation with laser light, and the glass substrates are bonded to each other. Due to the effect of using the mask, irradiation of the laser beam to the element portion of the flat display device is prevented, and a highly reliable flat display device is provided.
特許文献2には、フラットパネルディスプレイや電子デバイスの気密封止の方法として、レーザ光による気密封止の例が開示されている。気密封止を行う装置として、複数のレーザ光を並べて線状のレーザ光に集光したり、光学レンズを用いて照射したレーザ光を線状に集光したりすることによって基材同士を接合する。線状のレーザに集光させて基材の封止を行うことで、温度差に起因した残留応力の発生を抑制でき、信頼性の高い気密封止を行える。 Patent Document 2 discloses an example of hermetic sealing with a laser beam as a method of hermetic sealing of a flat panel display or an electronic device. As a device for hermetic sealing, multiple laser beams are arranged side by side and condensed into a linear laser beam, or laser beams irradiated using an optical lens are condensed into a linear shape to bond substrates together To do. By concentrating on a linear laser and sealing the base material, it is possible to suppress the occurrence of residual stress due to a temperature difference and perform highly reliable hermetic sealing.
このように、素子部を保護し、また接合部の残留応力を低減する為に、局所加熱光を走査方向に対して線状に整形する手法が知られている。しかしながら、局所加熱光の整形手法として光学レンズや複数の局所加熱光を用いる場合、残留応力を低減した信頼性の高い気密封止が可能であるが、装置コストの観点から生産性の確保が難しい場合がある。一方、光学レンズや複数の局所加熱光を不要とするマスクを用いた場合、高い生産性は確保されるが、十分な接合を得るためには局所加熱光のエネルギーが不足し、それに伴ってクラックや剥離等の接合不良を引き起こす可能性がある。 As described above, in order to protect the element portion and reduce the residual stress at the joint portion, a method of shaping the local heating light in a linear shape with respect to the scanning direction is known. However, when an optical lens or a plurality of local heating lights are used as a method for shaping the local heating light, a highly reliable hermetic sealing with reduced residual stress is possible, but it is difficult to ensure productivity from the viewpoint of apparatus cost. There is a case. On the other hand, when an optical lens or a mask that does not require a plurality of local heating lights is used, high productivity is ensured. However, in order to obtain sufficient bonding, the energy of the local heating light is insufficient, resulting in cracks. And may cause poor bonding such as peeling.
そこで本発明は、上述の問題点を解決し、高い生産性と信頼性を両立した気密容器の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for an airtight container that achieves both high productivity and reliability.
本発明によれば、第1のガラス基材と、該第1のガラス基材とともに気密容器の少なくとも一部を形成する第2のガラス基材と、を接合することを含む、気密容器の製造方法が提供される。 According to the present invention, the manufacture of an airtight container comprising joining a first glass base material and a second glass base material that forms at least a part of the airtight container together with the first glass base material. A method is provided.
本発明の気密容器の製造方法は、粘度が負の温度係数を有し、第1および第2のガラス基材よりも軟化点が低い接合材を、第1のガラス基材の上に枠状に形成する工程と、第2のガラス基材を、接合材と接触させるように、接合材が形成された第1のガラス基材と対向配置する工程と、接合材の枠状に延びる方向に沿って線状に、局所加熱光をビーム整形する工程と、ビーム整形された局所加熱光を、接合材の枠状に延びる方向に沿って移動させながら接合材に照射し、対向配置された第1のガラス基材と第2のガラス基材とを接合する工程と、を有し、局所加熱光をビーム整形する工程は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に、ビーム整形されるべき前記局所加熱光を入射することを含んでいる。 In the method for producing an airtight container of the present invention, a bonding material having a negative temperature coefficient of viscosity and having a softening point lower than those of the first and second glass substrates is formed in a frame shape on the first glass substrate. The step of forming the second glass substrate in contact with the first glass substrate on which the bonding material is formed, and the direction extending in the frame shape of the bonding material. A step of beam-shaping the local heating light linearly, and irradiating the bonding material while moving the beam-shaped local heating light along the direction extending in the frame shape of the bonding material, A step of bonding the first glass substrate and the second glass substrate, and the step of beam-shaping the local heating light is within a gap formed between the pair of opposingly arranged reflecting members. Incident the local heating light to be beam shaped.
また、本発明によれば、上記に記載の気密容器の製造方法を実施するための気密容器の製造装置が提供される。 Moreover, according to this invention, the manufacturing apparatus of the airtight container for enforcing the manufacturing method of the airtight container as described above is provided.
本発明の気密容器の製造装置は、局所加熱光を出射する光源装置と、ギャップを挟んで対向配置された一対の反射部材を備えたビーム整形部材と、を有している。 The airtight container manufacturing apparatus of the present invention includes a light source device that emits local heating light, and a beam shaping member that includes a pair of reflecting members that are disposed to face each other with a gap interposed therebetween.
このように、本発明によれば、高い生産性と信頼性を両立した気密容器の製造方法および製造装置を提供することが可能となる。 Thus, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for an airtight container that achieves both high productivity and reliability.
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の気密容器の製造方法は、内部空間が外部雰囲気から気密遮断されることが必要なデバイスを有するFED、OLED、PDP等の製造方法に適用することが可能である。特に、内部が減圧空間とされたFED等の画像表示装置では、内部空間の負圧によって発生する大気圧荷重に対抗可能な接合強度が求められるが、本発明の気密容器の製造方法によれば、接合強度の確保と気密性とを高度に両立することができる。しかし、本発明の気密容器の製造方法は、上述の気密容器の製造に限定されるものではなく、対向するガラス基材の周縁部に気密性が要求される接合部を有する気密容器の製造に広く適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The manufacturing method of the hermetic container of the present invention can be applied to a manufacturing method of FED, OLED, PDP or the like having a device that requires the internal space to be hermetically cut off from the external atmosphere. In particular, in an image display device such as an FED in which the inside is a decompressed space, a bonding strength that can resist an atmospheric pressure load generated by a negative pressure in the internal space is required. According to the method for manufacturing an airtight container of the present invention, however. In addition, it is possible to achieve both a high level of bonding strength and airtightness. However, the manufacturing method of the hermetic container of the present invention is not limited to the manufacturing of the above-described hermetic container, but the manufacturing method of the hermetic container having a joint part that requires airtightness at the peripheral part of the opposing glass substrate. Can be widely applied.
図1は、本発明の対象となる画像表示装置の一例を示す部分破断斜視図である。画像表示装置11の外囲器(気密容器)10は、いずれもガラス製のフェースプレート12、リアプレート13、および枠部材14を有している。枠部材14はそれぞれが平板状のフェースプレート12とリアプレート13との間に位置し、フェースプレート12とリアプレート13との間に密閉空間を形成している。具体的には、フェースプレート12と枠部材14、およびリアプレート13と枠部材14とが互いに対向する面同士で接合されることによって、密閉された内部空間を有する外囲器10が形成されている。外囲器10の内部空間は真空に維持され、フェースプレート12とリアプレート13との間の間隔規定部材であるスペーサ8が所定のピッチで設けられている。フェースプレート12と枠部材14、またはリアプレート13と枠部材14は、あらかじめ接合または一体形成されていてもよい。 FIG. 1 is a partially broken perspective view showing an example of an image display device that is an object of the present invention. The envelope (airtight container) 10 of the image display device 11 has a glass face plate 12, a rear plate 13, and a frame member 14. Each of the frame members 14 is located between the flat face plate 12 and the rear plate 13, and forms a sealed space between the face plate 12 and the rear plate 13. Specifically, the envelope 10 having a sealed internal space is formed by joining the face plate 12 and the frame member 14 and the rear plate 13 and the frame member 14 on the surfaces facing each other. Yes. The internal space of the envelope 10 is maintained in a vacuum, and spacers 8 that are space defining members between the face plate 12 and the rear plate 13 are provided at a predetermined pitch. The face plate 12 and the frame member 14 or the rear plate 13 and the frame member 14 may be bonded or integrally formed in advance.
リアプレート13には、画像信号に応じて電子を放出する多数の電子放出素子27が設けられ、画像信号に応じて各電子放出素子27を作動させるための駆動用マトリックス配線(X方向配線28,Y方向配線29)が形成されている。リアプレート13と対向して位置するフェースプレート12には、電子放出素子27から放出された電子の照射を受けて発光し画像を表示する蛍光体からなる蛍光膜34が設けられている。フェースプレート12上にはさらにブラックストライプ35が設けられている。蛍光膜34とブラックストライプ35は交互に配列して設けられている。蛍光膜34の上にはAl薄膜よりなるメタルバック36が形成されている。メタルバック36は電子を引き付ける電極としての機能を有し、外囲器10に設けられた高圧端子Hvから電位の供給を受ける。メタルバック36の上にはTi薄膜よりなる非蒸発型ゲッタ37が形成されている。 The rear plate 13 is provided with a large number of electron-emitting devices 27 that emit electrons in accordance with image signals, and driving matrix wirings (X-directional wirings 28, X) for operating the electron-emitting devices 27 in response to image signals. A Y-direction wiring 29) is formed. The face plate 12 positioned opposite to the rear plate 13 is provided with a phosphor film 34 made of a phosphor that emits light upon receiving irradiation of electrons emitted from the electron emitter 27 and displays an image. A black stripe 35 is further provided on the face plate 12. The fluorescent films 34 and the black stripes 35 are alternately arranged. A metal back 36 made of an Al thin film is formed on the fluorescent film 34. The metal back 36 has a function as an electrode that attracts electrons, and is supplied with a potential from a high voltage terminal Hv provided in the envelope 10. A non-evaporable getter 37 made of a Ti thin film is formed on the metal back 36.
フェースプレート12、リアプレート13、および枠部材14は、透明で透光性を有していればよく、ソーダライムガラス、高歪点ガラス、無アルカリガラス等が使用可能である。後述する局所加熱光の使用波長および接合材の吸収波長域において、これらの部材が良好な波長透過性を有していることが望ましい。 The face plate 12, the rear plate 13, and the frame member 14 only need to be transparent and translucent, and soda lime glass, high strain point glass, non-alkali glass, or the like can be used. It is desirable that these members have good wavelength transparency in the wavelength used for the local heating light and the absorption wavelength region of the bonding material, which will be described later.
次に、本発明の気密容器の製造方法におけるガラス基材の接合方法について、図2から図7を参照して説明する。なお、以下の説明では、第1のガラス基材を接合材が形成される基材、第2のガラス基材を第1のガラス基材と対向配置される基材という意味で用いている。このため、第1および第2のガラス基材が意味する具体的な部材が異なる場合がある。 Next, a method for joining glass substrates in the method for manufacturing an airtight container of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the first glass base material is used as a base material on which a bonding material is formed, and the second glass base material is used as a base material disposed opposite to the first glass base material. For this reason, the specific member which the 1st and 2nd glass base materials mean may differ.
(ステップ1)まず、図2(a)に示すように、枠部材14(第1のガラス基材)を準備し、次に、図2(b)に示すように、接合材1を枠部材14の上に形成する。接合材1は、粘度が負の温度係数を有し、高温で軟化すればよく、かつフェースプレート12、リアプレート13、及び枠部材14のいずれよりも軟化点が低いことが望ましい。接合材1の例として、ガラスフリット、無機接着剤、有機接着剤が挙げられる。接合材1は、後述する局所加熱光の波長に対して高い吸収性を示すことが好ましい。内部空間の真空度維持が要求されるFED等に適用する場合は、残留ハイドロカーボンの分解を抑制できるガラスフリットや無機接着剤が好適に用いられる。 (Step 1) First, as shown in FIG. 2A, a frame member 14 (first glass substrate) is prepared, and then, as shown in FIG. 14 is formed. The bonding material 1 has a negative temperature coefficient, has only to be softened at a high temperature, and preferably has a lower softening point than any of the face plate 12, the rear plate 13, and the frame member 14. Examples of the bonding material 1 include glass frit, inorganic adhesive, and organic adhesive. It is preferable that the bonding material 1 exhibits high absorbability with respect to the wavelength of the local heating light described later. When applied to an FED or the like that requires maintaining the degree of vacuum in the internal space, a glass frit or an inorganic adhesive that can suppress the decomposition of residual hydrocarbons is preferably used.
(ステップ2)次に、図2(c)に示すように、電子放出素子27等が形成されたリアプレート13(第2のガラス基材)を枠部材14と対向配置する。これによって、枠部材14(第1のガラス基材)とリアプレート13(第2のガラス基材)との間に、枠部材14とリアプレート13の双方に接触するように、接合材1が配置される。この際、図2(d)に示すように、接合材1とリアプレート13との接触を確保するために、補助的にガラス基材52で枠部材14を覆い、接合材1をリアプレート13に押しつけることが好ましい。 (Step 2) Next, as shown in FIG. 2C, the rear plate 13 (second glass base material) on which the electron-emitting devices 27 and the like are formed is disposed opposite to the frame member 14. Thus, the bonding material 1 is placed between the frame member 14 (first glass substrate) and the rear plate 13 (second glass substrate) so as to come into contact with both the frame member 14 and the rear plate 13. Be placed. At this time, as shown in FIG. 2 (d), in order to ensure the contact between the bonding material 1 and the rear plate 13, the frame member 14 is supplementarily covered with the glass substrate 52, and the bonding material 1 is covered with the rear plate 13. It is preferable to press against.
(ステップ3)次に、図2(e)および図3に示すように、ビーム整形部材70を用いて、局所加熱光41をビーム整形する。図4は、本実施形態で用いるビーム整形部材70の詳細な構成を示している。 (Step 3) Next, as shown in FIGS. 2E and 3, the local heating light 41 is beam-shaped using the beam shaping member 70. FIG. 4 shows a detailed configuration of the beam shaping member 70 used in the present embodiment.
ビーム整形部材70は、図4に示すように、対向配置された一対の反射膜(反射部材)73を備えており、反射膜73の間には、ギャップ71が形成されている。局所加熱光41は、レーザヘッド61から放射され、全光束がギャップ71内に入射されるようになっている。ギャップ71内に入射した局所加熱光41は、反射膜73によって反射を繰り返すことで集光され、図3に示すように、ほぼ線状の有効ビーム径41bにビーム整形されてレーザヘッド61の側とは反対側から射出される。 As shown in FIG. 4, the beam shaping member 70 includes a pair of reflective films (reflective members) 73 arranged to face each other, and a gap 71 is formed between the reflective films 73. The local heating light 41 is radiated from the laser head 61 so that the total luminous flux enters the gap 71. The local heating light 41 incident on the gap 71 is condensed by being repeatedly reflected by the reflection film 73, and is shaped into a substantially linear effective beam diameter 41b as shown in FIG. It is injected from the opposite side.
反射膜73は、局所加熱光41をより反射させる材料であることが好ましい。例えば、局所加熱光41に近赤外線を用いる場合においては、例えば銀や銅、またはアルミニウムなどが好適に用いられる。このような材料を選択することによって、レーザヘッド61から放射された局所加熱光41を、対向配置された反射膜73のギャップ71内で、エネルギー強度の減衰を最小限に抑えてビーム整形させることが可能となる。 The reflective film 73 is preferably a material that reflects the local heating light 41 more. For example, when near infrared rays are used for the local heating light 41, for example, silver, copper, aluminum, or the like is preferably used. By selecting such a material, the local heating light 41 radiated from the laser head 61 is beam-shaped within the gap 71 of the reflective film 73 disposed so as to minimize attenuation of energy intensity. Is possible.
ギャップ71内への局所加熱光41の全光束の入射は、レーザヘッド61からビーム整形部材の上面までの距離72を、使用する局所加熱光41の焦点距離に調整することによって可能となる。このようにすることで、局所加熱光41のエネルギーのほとんどをギャップ71内に投入することができる。しかしながら、使用する局所加熱光41のビーム特性によっては、ビーム整形部材70の上面において局所加熱光41が反射、あるいは散乱し、全光束がビーム整形部材に投入されない場合がある。そのため、本実施形態においては、ビーム整形部材70のギャップ71の大きさを、局所加熱光41の焦点位置における有効ビーム径よりも大きくすることが好ましい。そうすることで、ビーム整形部材70の上面での反射および散乱を低減することができ、局所加熱光41のエネルギーロスを抑制することが可能になる。 Incidence of the total luminous flux of the local heating light 41 into the gap 71 is made possible by adjusting the distance 72 from the laser head 61 to the upper surface of the beam shaping member to the focal length of the local heating light 41 to be used. In this way, most of the energy of the local heating light 41 can be input into the gap 71. However, depending on the beam characteristics of the local heating light 41 to be used, the local heating light 41 may be reflected or scattered on the upper surface of the beam shaping member 70, and the total luminous flux may not be input to the beam shaping member. Therefore, in the present embodiment, it is preferable that the size of the gap 71 of the beam shaping member 70 is larger than the effective beam diameter at the focal position of the local heating light 41. By doing so, reflection and scattering on the upper surface of the beam shaping member 70 can be reduced, and energy loss of the local heating light 41 can be suppressed.
以上述べたように、本実施形態では、レーザヘッド61から放射された局所加熱光41を、ビーム整形部材70のギャップ71内に入射することで、レーザヘッド61の側とは反対側から、ビーム整形された局所加熱光41bを取り出すことが可能となる。ビーム整形された局所加熱光41bは、本実施形態のビーム整形部材70を使用しない(ビーム整形されない)場合の局所加熱光に対して、後述するようにエネルギー密度を向上させることができる。このように、本実施形態では、高価な光学レンズ等を用いることなく局所加熱光をほぼ線状にビーム整形させることができる。また、気密容器を製造する分野だけでなく、その他の接合、溶接の幅広い分野においても、上述のビーム整形された局所加熱光を好適に用いることができる。 As described above, in the present embodiment, the local heating light 41 radiated from the laser head 61 is incident into the gap 71 of the beam shaping member 70, so that the beam from the side opposite to the laser head 61 side can be obtained. It becomes possible to extract the shaped local heating light 41b. The beam shaped local heating light 41b can improve the energy density as will be described later with respect to the local heating light when the beam shaping member 70 of the present embodiment is not used (the beam is not shaped). As described above, in this embodiment, the local heating light can be shaped into a substantially linear shape without using an expensive optical lens or the like. Moreover, the above-mentioned beam-shaped local heating light can be suitably used not only in the field of manufacturing an airtight container but also in other fields of joining and welding.
(ステップ4)次に、レーザヘッド61とビーム整形部材70とを一体的に移動させることによって、ステップ3でビーム整形された局所加熱光41bを接合材1に照射し、対向配置されたリアプレート13と枠部材14とを接合する。このとき、ビーム整形部材70は、ギャップ71が、接合材1の枠状に延びる部分に対向するように配置され、この配置が維持されるように、接合材1の枠状に延びる方向に沿って移動する。したがって、ビーム整形された局所加熱光41bは、図5に示すように、有効ビーム径の長手方向が、接合材1の枠状に延びる方向とほぼ平行になった状態で、その方向Dに沿って移動しながら、接合材1に照射される。 (Step 4) Next, the laser head 61 and the beam shaping member 70 are moved together to irradiate the bonding material 1 with the local heating light 41b shaped in step 3, and the rear plates arranged opposite to each other. 13 and the frame member 14 are joined. At this time, the beam shaping member 70 is disposed so that the gap 71 is opposed to the portion extending in the frame shape of the bonding material 1, and the direction in which the beam shaping member 70 extends in the frame shape of the bonding material 1 is maintained. Move. Therefore, as shown in FIG. 5, the beam-shaped local heating light 41 b is along the direction D in a state where the longitudinal direction of the effective beam diameter is substantially parallel to the direction extending in the frame shape of the bonding material 1. The bonding material 1 is irradiated while moving.
本実施形態では、図6(a)に示すように、局所加熱光41を出射するレーザヘッド(光源装置)61は、搬送ガイド60に移動可能に取り付けられ、ビーム整形部材70とアーム74で連結されている。これにより、レーザヘッド61の搬送に伴って、ビーム整形部材70をレーザヘッド61と共に搬送させることができる。一方で、ビーム整形部材を、レーザヘッドから分離して、接合材への加圧力を補助するためにガラス基材上に配置される補助加圧装置(図示せず)に取り付けることで、レーザヘッドのみを移動させてもよい。その場合、ビーム整形部材は、局所加熱光が照射される接合材に対して固定された構成となるため、その接合材の長さと同等の長さを有している必要がある。 In the present embodiment, as shown in FIG. 6A, a laser head (light source device) 61 that emits local heating light 41 is movably attached to a conveyance guide 60 and connected by a beam shaping member 70 and an arm 74. Has been. As a result, the beam shaping member 70 can be transported together with the laser head 61 as the laser head 61 is transported. On the other hand, by separating the beam shaping member from the laser head and attaching it to an auxiliary pressure device (not shown) disposed on the glass substrate to assist the pressure applied to the bonding material, the laser head You may move only. In that case, since the beam shaping member becomes a structure fixed with respect to the joining material to which local heating light is irradiated, it is necessary to have a length equivalent to the length of the joining material.
局所加熱光は、接合領域の近傍を局所的に加熱可能であればよく、光源としては半導体レーザが好適に用いられる。接合材1を局所的に加熱する性能やガラス基材の透過性等の観点から、赤外域に波長を有する加工用半導体レーザが好ましい。 The local heating light only needs to be able to locally heat the vicinity of the bonding region, and a semiconductor laser is preferably used as the light source. From the viewpoint of locally heating the bonding material 1 and the transparency of the glass substrate, a processing semiconductor laser having a wavelength in the infrared region is preferable.
なお、局所加熱光(レーザ)の走査速度、パワー、スポット径サイズ(形状)、波長、使用台数(個数)等は、工業的な生産性や接合材の温度特性に応じて任意に選択可能である。また、被接合材として、高歪点ガラス基材を使用することができる。その場合、局所加熱光41は、パワー10W〜1000W、波長808nm〜980nm、スポット径0.1mmφ〜6.0mmφ、走査速度5〜2500mm/secの範囲で適用可能である。ただし、局所加熱光の照射条件は、これらの条件に限定されず、より好ましい接合をするために、接合材の特性に合わせて調整することが望ましい。 The local heating light (laser) scanning speed, power, spot diameter size (shape), wavelength, number of units used (number), etc. can be arbitrarily selected according to industrial productivity and temperature characteristics of the bonding material. is there. Moreover, a high strain point glass substrate can be used as the material to be joined. In this case, the local heating light 41 can be applied in the range of power 10 W to 1000 W, wavelength 808 nm to 980 nm, spot diameter 0.1 mmφ to 6.0 mmφ, and scanning speed 5 to 2500 mm / sec. However, the irradiation conditions of the local heating light are not limited to these conditions, and in order to perform more preferable bonding, it is desirable to adjust according to the characteristics of the bonding material.
本実施形態では、ビーム整形された局所加熱光41bの有効ビーム径(形状)は、ビーム整形部材70のギャップ71の大きさと、ビーム整形部材70上面と接合材1との間隔75(図6(a)参照)を変化させることによって調整可能である。具体的には、有効ビーム径41bの長手方向の長さは、ビーム整形部材70上面と接合材1との間隔75を大きくすることで、長くすることができる。一方、横方向の長さ、すなわち幅は、ビーム整形部材70のギャップ71を大きくすることで、大きくすることができる。前述したように、ビーム整形された局所加熱光41bの有効ビーム径(形状)は、被接合材の特性に合わせて調整することが好ましい。すなわち、被接合材の特性に合わせてビーム整形部材70のギャップ71の大きさと、ビーム整形部材70上面と接合材1との間隔75とを調整することが、信頼性の高い気密容器を製造する上で重要である。 In the present embodiment, the effective beam diameter (shape) of the beam-shaped local heating light 41b is determined by the size of the gap 71 of the beam shaping member 70 and the distance 75 between the upper surface of the beam shaping member 70 and the bonding material 1 (FIG. It can be adjusted by changing a). Specifically, the length of the effective beam diameter 41 b in the longitudinal direction can be increased by increasing the distance 75 between the upper surface of the beam shaping member 70 and the bonding material 1. On the other hand, the lateral length, that is, the width can be increased by increasing the gap 71 of the beam shaping member 70. As described above, the effective beam diameter (shape) of the beam-shaped local heating light 41b is preferably adjusted according to the characteristics of the material to be joined. That is, adjusting the size of the gap 71 of the beam shaping member 70 and the distance 75 between the upper surface of the beam shaping member 70 and the bonding material 1 in accordance with the characteristics of the material to be bonded produces a highly reliable airtight container. Is important above.
(ステップ5)次に、図2(g)から図2(k)に示すように、ステップ1〜4と同様の手順で、フェースプレート12(第1のガラス基材)と枠部材14(第2のガラス基材)とを接合する。具体的にはまず、図2(g)に示すように、蛍光膜34等が形成されたフェースプレート12を準備する。次に、図2(h)に示すように、フェースプレート12の上に、ステップ1と同様にして、接合材2を枠状に形成する。次に、図2(i)に示すように、ステップ2と同様にして、フェースプレート12と枠部材14とを接合材2を介して接触させる。ここでは第3のガラス基材52は用いていない。次に、図2(j)に示すように、ステップ3およびステップ4と同様にして、ビーム整形部材70によりビーム整形された局所加熱光41bを、枠状の接合材2の各辺に沿って照射する。このようにして、図2(k)に示すように、フェースプレート12とリアプレート13が枠部材14を介して対向し、内部空間が形成された外囲器10を形成する。本実施形態において、接合材2はフェースプレート12に形成しているが、枠部材14に形成することも可能である。なお、接合材2の種類・物性、レーザ光の照射条件等はステップ1〜5と同様とすることが好ましい。 (Step 5) Next, as shown in FIGS. 2 (g) to 2 (k), the face plate 12 (first glass substrate) and the frame member 14 (first 2 glass substrate). Specifically, first, as shown in FIG. 2G, the face plate 12 on which the fluorescent film 34 and the like are formed is prepared. Next, as shown in FIG. 2 (h), the bonding material 2 is formed in a frame shape on the face plate 12 in the same manner as in Step 1. Next, as shown in FIG. 2 (i), the face plate 12 and the frame member 14 are brought into contact with each other through the bonding material 2 in the same manner as in Step 2. Here, the third glass substrate 52 is not used. Next, as shown in FIG. 2 (j), the local heating light 41b beam-shaped by the beam-shaping member 70 is passed along each side of the frame-shaped bonding material 2 in the same manner as in Step 3 and Step 4. Irradiate. In this way, as shown in FIG. 2 (k), the face plate 12 and the rear plate 13 are opposed to each other via the frame member 14 to form the envelope 10 in which the internal space is formed. In the present embodiment, the bonding material 2 is formed on the face plate 12, but may be formed on the frame member 14. In addition, it is preferable to make it the same as that of step 1-5 about the kind and physical property of the joining material 2, and the irradiation conditions of a laser beam.
以上説明した実施形態では、リアプレート13と枠部材14を接合し、さらにフェースプレート12と枠部材14を接合し、それによってフェースプレート12とリアプレート13の間に枠部材14が挿入された外囲器10が製造される。しかし、本発明はより一般的には、少なくとも一部がリアプレート13とフェースプレート12とからなる気密容器を製造する方法を提供するものである。従って、枠部材14の形状をした突状部があらかじめ一体形成されたガラス基材をリアプレート13またはフェースプレート12の一方として用い、他方のプレートと接合することも可能である。また、フェースプレート12と枠部材14を先に接合し、その後にリアプレート13と枠部材14を接合することも可能である。 In the embodiment described above, the rear plate 13 and the frame member 14 are joined, and further, the face plate 12 and the frame member 14 are joined, so that the frame member 14 is inserted between the face plate 12 and the rear plate 13. The envelope 10 is manufactured. However, the present invention more generally provides a method for manufacturing an airtight container at least partially comprising a rear plate 13 and a face plate 12. Therefore, it is also possible to use a glass base material in which protrusions having the shape of the frame member 14 are integrally formed in advance as one of the rear plate 13 or the face plate 12 and to join the other plate. Further, the face plate 12 and the frame member 14 can be joined first, and then the rear plate 13 and the frame member 14 can be joined.
さらに、以上説明した実施形態は画像表示装置を対象としたが、本発明はより一般的に、第1のガラス基材と第2のガラス基材との接合に適用することができる。複数の局所加熱光を用いる場合は、局所加熱光はすべて第1のガラス基材側から照射してもよく、いくつかを第1のガラス基材側から、残りを第2のガラス基材側から照射してもよく、あるいは、すべてを第2のガラス基材側から照射してもよい。 Furthermore, although the embodiment described above is directed to an image display device, the present invention can be applied to the joining of the first glass substrate and the second glass substrate more generally. When a plurality of local heating lights are used, all of the local heating lights may be irradiated from the first glass substrate side, some from the first glass substrate side, and the rest from the second glass substrate side. Or all may be irradiated from the second glass substrate side.
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with specific examples.
(実施例1)
上記実施形態で説明した製造方法を適用して枠部材とリアプレートとの気密接合を行い、さらに、枠部材とフェースプレートとの気密接合を行って、真空気密容器を製造した。
Example 1
The manufacturing method described in the above embodiment was applied to perform airtight bonding between the frame member and the rear plate, and further, airtight bonding was performed between the frame member and the face plate to manufacture a vacuum airtight container.
(工程1)第1のガラス基材として枠部材14を形成した。具体的にはまず、1.5mm厚の高歪点ガラス基材(旭硝子株式会社製PD200)を用意し、外形980mm×580mm×1.5mmに切り出した。次に、切削加工により、中央部の970mm×570mm×1.5mmの領域を切り出して、幅5mm、厚さ1.5mmの略四角形断面の枠部材14を成形した。次に、有機溶媒洗浄、純水リンス及びUV−オゾン洗浄によって、枠部材14の表面を脱脂した。 (Step 1) A frame member 14 was formed as a first glass substrate. Specifically, first, a 1.5 mm thick high strain point glass substrate (PD200 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was prepared and cut into an outer shape of 980 mm × 580 mm × 1.5 mm. Next, an area of 970 mm × 570 mm × 1.5 mm in the center portion was cut out by cutting, and a frame member 14 having a substantially square cross section with a width of 5 mm and a thickness of 1.5 mm was formed. Next, the surface of the frame member 14 was degreased by organic solvent cleaning, pure water rinsing, and UV-ozone cleaning.
次に、接合材1を準備した。本実施例では、接合材1としてガラスフリットを用いた(接合材2も同様)。ガラスフリットとしては、熱膨張係数α=79×10−7/℃、転移点357℃、軟化点420℃のBi系鉛非含有ガラスフリット(旭硝子株式会社社製BAS115)を母材とし、バインダーとして有機物を分散混合したペーストを用いた。このようなペーストを、スクリーン印刷によって、枠部材14上に、枠部材14の周長に沿って幅1mm、厚さ7μmで塗布した。次に、それを120℃で乾燥し、その後有機物をバーンアウトするため460℃で加熱、焼成し、接合材1を形成した(図2(a)および図2(b)参照)。 Next, the bonding material 1 was prepared. In this example, glass frit was used as the bonding material 1 (the same applies to the bonding material 2). As a glass frit, a Bi-based lead-free glass frit (BAS115 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) having a thermal expansion coefficient α = 79 × 10 −7 / ° C., a transition point 357 ° C., and a softening point 420 ° C. is used as a base material, and as a binder A paste in which organic substances were dispersed and mixed was used. Such a paste was applied on the frame member 14 by screen printing so as to have a width of 1 mm and a thickness of 7 μm along the circumferential length of the frame member 14. Next, it was dried at 120 ° C., and then heated and baked at 460 ° C. to burn out organic substances, thereby forming the bonding material 1 (see FIGS. 2A and 2B).
(工程2)第2のガラス基材として、リアプレート13を形成した。具体的にはまず、外形1000mm×600mm×1.8mmのガラス基材(旭硝子株式会社製PD200)を用意し、有機溶媒洗浄、純水リンス及びUV−オゾン洗浄により表面を脱脂した。次に、このようにして得られたガラス基材の中央部の960mm×550mmの領域に、表面電子伝導型電子放出素子27とマトリクス配線28,29を形成した。形成した電子放出素子27は、1920×3×1080の画素数を個別に駆動可能なように、マトリクス配線28,29に接続した。次に、マトリクス配線28,29上に、Tiからなる非蒸発ゲッタ材料を、厚さ2μmでスパッタリングにより成膜し、非蒸発型ゲッタ(図示せず)を形成した。以上のようにして、第2のガラス基材であるリアプレート13を用意した。なお、真空排気を行うために、リアプレート13のマトリクス配線28,29が形成されていない領域に、ガラス基材を貫通する直径3mmの開口(図示せず)を予め設けた。 (Step 2) A rear plate 13 was formed as a second glass substrate. Specifically, first, a glass substrate (PD200 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) having an outer diameter of 1000 mm × 600 mm × 1.8 mm was prepared, and the surface was degreased by organic solvent cleaning, pure water rinsing, and UV-ozone cleaning. Next, a surface electron conduction electron-emitting device 27 and matrix wirings 28 and 29 were formed in a 960 mm × 550 mm region at the center of the glass substrate thus obtained. The formed electron-emitting device 27 was connected to the matrix wirings 28 and 29 so that the number of pixels of 1920 × 3 × 1080 can be individually driven. Next, a non-evaporable getter material made of Ti was formed on the matrix wirings 28 and 29 by sputtering with a thickness of 2 μm to form a non-evaporable getter (not shown). As described above, the rear plate 13 as the second glass substrate was prepared. In order to perform evacuation, an opening (not shown) having a diameter of 3 mm penetrating the glass substrate was provided in advance in a region of the rear plate 13 where the matrix wirings 28 and 29 were not formed.
次に、接合材1が形成された枠部材14をリアプレート13に対してアライメントしながら、接合材1がリアプレート13の電子放出素子27を備えた面と接触するように、これらの部材を仮組みした。その後、接合材1への加圧力を均一化するために、補助的に、ガラス基材52(旭硝子株式会社製PD200)を、枠部材14を覆うように配置した。ガラス基材52は、リアプレート13と同じサイズのものを用いた。さらに、加圧力を補助するために、加圧装置(図示せず)によってリアプレート13と、接合材1と、枠部材14とを加圧した。このようにして、リアプレート13と枠部材14とを接合材1を介して接触させた(図2(c)および図2(d)参照)。 Next, while aligning the frame member 14 on which the bonding material 1 is formed with respect to the rear plate 13, these members are placed so that the bonding material 1 comes into contact with the surface of the rear plate 13 having the electron emitting elements 27. Temporarily assembled. Thereafter, in order to make the pressure applied to the bonding material 1 uniform, a glass substrate 52 (PD200 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) was arranged so as to cover the frame member 14 in an auxiliary manner. A glass substrate 52 having the same size as the rear plate 13 was used. Furthermore, in order to assist the pressing force, the rear plate 13, the bonding material 1, and the frame member 14 were pressurized by a pressurizing device (not shown). In this way, the rear plate 13 and the frame member 14 were brought into contact with each other through the bonding material 1 (see FIGS. 2C and 2D).
(工程3)この工程では、工程2で準備した、リアプレート13と枠部材14と接合材1とからなる仮組み構造物に、ビーム整形部材70によってビーム整形された局所加熱光(レーザ光)を照射した(図2(e)参照)。 (Step 3) In this step, local heating light (laser light) beam-shaped by the beam shaping member 70 to the temporarily assembled structure composed of the rear plate 13, the frame member 14, and the bonding material 1 prepared in Step 2. (See FIG. 2 (e)).
具体的にはまず、以下のようなビーム整形部材70を準備した。母材としてはアルミニウムを用い、反射膜73には銀をコーティングした。また、反射膜73間のギャップ71を2mmとし、ビーム整形部材70の高さ77および幅76を、それぞれ5.3cmおよび11cmとした(図4参照)。そして、図6に示すように、レーザヘッド61とビーム整形部材70とをアーム74で連結し、レーザヘッド61を、方向Dに移動できるように、搬送ガイド60に取り付けた。このとき、レーザヘッド61の先端とビーム整形部材70の上面との間隔を、局所加熱光41の焦点距離と等しい距離である13cmとした。 Specifically, the following beam shaping member 70 was prepared. Aluminum was used as a base material, and the reflective film 73 was coated with silver. Further, the gap 71 between the reflection films 73 was 2 mm, and the height 77 and the width 76 of the beam shaping member 70 were 5.3 cm and 11 cm, respectively (see FIG. 4). Then, as shown in FIG. 6, the laser head 61 and the beam shaping member 70 are connected by an arm 74, and the laser head 61 is attached to the conveyance guide 60 so that it can move in the direction D. At this time, the distance between the tip of the laser head 61 and the upper surface of the beam shaping member 70 was set to 13 cm, which is equal to the focal length of the local heating light 41.
次に、加工用半導体レーザ発信器を1個用意して、レーザヘッド61にファイバー(図示せず)で連結し、局所加熱光41をビーム整形部材70に入射した。このとき、ビーム整形部材70の上面(局所加熱光の焦点位置)と被接合材である接合材1との間隔75(図6(a)参照)を9.3cmとした。 Next, one semiconductor laser transmitter for processing was prepared, connected to the laser head 61 with a fiber (not shown), and the local heating light 41 was incident on the beam shaping member 70. At this time, the distance 75 (see FIG. 6A) between the upper surface of the beam shaping member 70 (the focal position of the local heating light) and the bonding material 1 as the bonded material was set to 9.3 cm.
局所加熱光41の照射条件は、波長を980nm、レーザパワーを730W、走査方向Dへの走査速度を1000mm/sとした。また、局所加熱光41の焦点位置における有効ビーム径は0.8mmφであった。なお、本明細書中において、レーザパワーは、レーザヘッドから出射した全光束を積分した強度値として規定し、有効ビーム径は、レーザ光の強度がピーク強度のe-2倍以上となる範囲として規定した。 The irradiation conditions of the local heating light 41 were a wavelength of 980 nm, a laser power of 730 W, and a scanning speed in the scanning direction D of 1000 mm / s. The effective beam diameter at the focal position of the local heating light 41 was 0.8 mmφ. In this specification, the laser power is defined as an intensity value obtained by integrating the total luminous flux emitted from the laser head, and the effective beam diameter is defined as a range in which the intensity of the laser light is e −2 times or more of the peak intensity. Stipulated.
図7は、本工程とは別に、本実施例のビーム整形部材70の使用の有無による、ビームプロファイルの差異を調べた結果である。図7によれば、本実施例のビーム整形部材70を使用することにより、レーザ光の強度が所定の強度以上である有効ビーム径が、ビーム整形部材70を使用しない場合の円形41aから楕円形41bに狭められたことが確認された。このようにして、局所加熱光がほぼ線状にビーム整形されたことが確認された。 FIG. 7 shows the result of examining the difference in the beam profile depending on whether or not the beam shaping member 70 of this embodiment is used separately from this step. According to FIG. 7, by using the beam shaping member 70 of the present embodiment, the effective beam diameter in which the intensity of the laser light is equal to or greater than a predetermined intensity is changed from a circle 41 a when the beam shaping member 70 is not used to an elliptical shape. It was confirmed that it was narrowed to 41b. In this way, it was confirmed that the local heating light was shaped into a substantially linear beam.
ビーム整形部材70によってビーム整形された局所加熱光41bの照射は、図5に示すように、接合材1の全幅が有効ビーム径内に含まれるように、局所加熱光41bを接合材1に合焦させて行った。本実施例では、ビーム整形された局所加熱光41bは、有効ビーム径を楕円形とすると、長軸方向の長さ42がおよそ20mm、短軸方向の長さ43がおよそ2mmであった(図7参照)。 As shown in FIG. 5, the irradiation of the local heating light 41b beam-shaped by the beam shaping member 70 is performed by combining the local heating light 41b with the bonding material 1 so that the entire width of the bonding material 1 is included in the effective beam diameter. I was burned. In the present embodiment, the beam-shaped local heating light 41b is approximately 20 mm in length 42 in the major axis direction and approximately 2 mm in length 43 in the minor axis direction when the effective beam diameter is elliptical (see FIG. 7).
上記の工程をプレートの4つの周辺部に対して行い、リアプレート13と枠部材14との接合を完了した(図2(f)参照)。 The above process was performed on the four peripheral portions of the plate, and the joining of the rear plate 13 and the frame member 14 was completed (see FIG. 2F).
(工程4)次に、リアプレート13と同様に、旭硝子社株式会社製PD200をガラス基材として用いて、蛍光膜34等を具備したフェースプレート12を作成した(図2(g)参照)。 (Step 4) Next, similarly to the rear plate 13, the face plate 12 including the fluorescent film 34 and the like was prepared using PD200 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. as a glass substrate (see FIG. 2G).
その後、工程1〜3と同様にして、フェースプレート12と枠部材14とをビーム整形された局所加熱光41bを用いて接合し、気密容器を完成させた。本工程では、工程2で用いた補助的なガラス基材52は用いなかった。レーザ光の照射条件や走査方法は、工程3の条件と同じとした。本工程では、フリットペーストを、工程1〜3のように枠部材14に形成せずに、フェースプレート12に形成した。その他は、工程1〜3と同様にして、フェースプレート12と枠部材14とを接合した(図2(g)〜図2(k)、および図6(b)参照)。 Thereafter, in the same manner as in Steps 1 to 3, the face plate 12 and the frame member 14 were joined using the beam-shaped local heating light 41b to complete the hermetic container. In this step, the auxiliary glass substrate 52 used in step 2 was not used. The laser light irradiation conditions and scanning method were the same as those in step 3. In this step, the frit paste was formed on the face plate 12 without being formed on the frame member 14 as in steps 1 to 3. Otherwise, the face plate 12 and the frame member 14 were joined in the same manner as in Steps 1 to 3 (see FIGS. 2 (g) to 2 (k) and FIG. 6 (b)).
以上のようにして気密容器を作成し、さらに通常の方法に従ってFED装置を完成させた。完成したFEDを動作させたところ、電子放出性能および画像表示性能が長時間安定して維持され、接合部が、FEDに適用可能な程度の強度と安定した気密性とを確保していることが確認された。 An airtight container was prepared as described above, and an FED apparatus was completed according to a normal method. When the completed FED is operated, the electron emission performance and the image display performance are stably maintained for a long time, and the joint portion has a strength applicable to the FED and stable airtightness. confirmed.
(実施例2)
本実施例では、工程3において、ビーム整形部材70を加圧装置(図示せず)に連結し、レーザヘッド61のみを移動させて、ビーム整形された局所加熱光41bを接合材1に照射した。これ以外は、実施例1と同様にしてFED装置を作成した。
(Example 2)
In the present embodiment, in step 3, the beam shaping member 70 is connected to a pressurizing device (not shown), and only the laser head 61 is moved to irradiate the bonding material 1 with the beam-shaped local heating light 41b. . Except for this, an FED device was produced in the same manner as in Example 1.
完成したFEDを動作させたところ、電子放出性能および画像表示性能が長時間安定して維持され、接合部が、FEDに適用可能な程度の強度と安定した気密性とを確保していることが確認された。 When the completed FED is operated, the electron emission performance and the image display performance are stably maintained for a long time, and the joint portion has a strength applicable to the FED and stable airtightness. confirmed.
1,2 接合材
12 フェースプレート
13 リアプレート
14 枠部材
41,41b 局所加熱光
70 ビーム整形部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Joining material 12 Face plate 13 Rear plate 14 Frame member 41, 41b Local heating light 70 Beam shaping member
Claims (8)
粘度が負の温度係数を有し、前記第1および第2のガラス基材よりも軟化点が低い接合材を、前記第1のガラス基材の上に枠状に形成する工程と、
前記第2のガラス基材を、前記接合材と接触させるように、前記接合材が形成された前記第1のガラス基材と対向配置する工程と、
前記接合材の枠状に延びる方向に沿って線状に、局所加熱光をビーム整形する工程と、
前記ビーム整形された局所加熱光を、前記接合材の枠状に延びる方向に沿って移動させながら該接合材に照射し、対向配置された前記第1のガラス基材と前記第2のガラス基材とを接合する工程と、
を有し、
前記局所加熱光をビーム整形する工程は、対向配置された一対の反射部材の間に形成されたギャップ内に、ビーム整形されるべき前記局所加熱光を入射することを含む、気密容器の製造方法。 A method for producing an airtight container, comprising joining a first glass base material and a second glass base material that forms at least a part of the airtight container together with the first glass base material,
Forming a bonding material having a negative temperature coefficient of viscosity and having a softening point lower than that of the first and second glass substrates on the first glass substrate;
Placing the second glass substrate opposite to the first glass substrate on which the bonding material is formed so as to contact the bonding material;
A step of beam-shaping local heating light linearly along a direction extending in a frame shape of the bonding material;
The first and second glass substrates and the second glass substrate disposed opposite to each other are irradiated with the beam-shaped local heating light while being moved along a direction extending in a frame shape of the bonding material. Joining the materials,
Have
The step of beam-shaping the local heating light includes injecting the local heating light to be beam-shaped into a gap formed between a pair of reflective members arranged to face each other. .
前記局所加熱光を出射する光源装置と、
前記ギャップを挟んで対向配置された前記一対の反射部材を備えたビーム整形部材と、
を有する、気密容器の製造装置。 An airtight container manufacturing apparatus for carrying out the airtight container manufacturing method according to claim 1 or 2,
A light source device for emitting the local heating light;
A beam shaping member including the pair of reflecting members disposed opposite to each other with the gap interposed therebetween;
An apparatus for manufacturing an airtight container.
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